城市河道堤岸生態護坡工程應用及趨勢研究

周超 王繼堂 李文聰 陳美

（1山東黃河東平湖管理局東平管理局 山東東平 271500 2山東黃河東平湖工程局 山東泰安 271000）

自人們筑堤治水以來，河堤就被人們賦予了之于河道行洪輸水、排澇等的基本功能，河道斷面形式單一，走向筆直。由于人們主要考慮到河道的行洪速度、河道沖刷、水土保持等方面，因此，河道護坡結構也比較堅硬。這些結構材料在防洪排澇等方面的確起到了不可估量的作用，為廣大人民創造了一個相對安全的生活和發展空間。但是，這種傳統的河堤護堤方式在經濟高速發展，環境保護相對落后，以及人們日益增長的精神需求的背景下出現了一些矛盾景象，對保護水的自然清潔和維持人與水環境的和諧方面影響較大：首先，護坡及擋墻內材料的水化反應、炭化反應及各種添加劑在水中發生反應對水質和水環境造成影響；其次，對生態系統的影響。使用護坡和護岸結構對河道形成了封閉的結構，河道中的生物和微生物由于無法附著而難以生存，因此河道的自凈能力遭到了破壞。而且流經城區的河流在這種混凝土墻體中也失去了原有的水邊環境和水環境的功能，人們失去了娛樂、休閑和親水的好去處，城市也因之失去了靈氣和精神。

在全國重要的江河干流，水量及流速較大，防汛仍為河堤的主要任務，但是在河流流速較緩的城市河道及小支流河道，各國研究者們都在試圖研究應用既有防洪輸水功能，又可以做到美化環境，改善水生態的新型堤防結構[1，2，3]。生態護坡作為其中一種實效性和可操作性較強的技術步入人們的視野。

1 生態護坡的基本概念

生態護坡不同于傳統上的護坡設計方式，它是指將植被與人工強化材料有機結合起來的，充分保證河岸與河流水體之間的水分交換和調節功能，同時具有一定的抗洪強度的可滲透性的人工護坡。

2 生態護坡的原則

2.1 對邊坡的自然條件進行充分調查，在掌握地理地質條件、邊坡形狀、土壤特性及氣候環境的基礎上確定總體設計方案。

2.2 遵從植物生態習性，在選配植物時應綜合考慮環境條件，因地制宜合理種植。

2.3 保持物種多樣性，建立喬、灌、草三位一體的多層次的復雜結構，強調以灌木為主，中長期效果為主，同時兼顧前期效果。

2.4 點、線、面有機結合，局部地段重點防護、綠化和美化，局部地段過渡處理。

2.5 植物品種選擇遵從互惠共生的原理，協同植物之間的關系，提高植物成活率[4]。

3 生態護坡的原理及操作技術

3.1 簡易生態護坡

如果邊坡的坡度不是很大，侵蝕情況不嚴重，可以通過直接在邊坡上種植植物的方式進行保護，例如可以將喜水植物例如白楊、蘆葦、垂柳等種植在堤岸上，當植物在堤岸上長成之后，依靠其發達的根系穩固堤岸，提升抗洪、保護河堤的能力。為進一步增強堤岸抗洪能力，可在坡腳采用鉛絲石籠、木樁或漿砌塊石等護底，其上筑有一定坡度的土堤，斜坡種植植被，實行喬灌草相結合，固堤護岸[5]。

3.2 復合生態護坡

在某些條件下，尤其是砂化嚴重、風沙較大的堤段，坡面綠化難度較大，在當草還未長成扎根時會受到風雨侵蝕沖走，干旱也會使草籽不能發芽成活，人工綠化失敗。因此，各地根據當地的實際情況，結合國外一些先進經驗，各地的研究者們發展了幾種工程性人工植草護坡技術。

3.2.1 三維土工網墊固土植草護坡

三維土工網墊固土植草護坡是指在坡面構建一個人工—生物防護系統，通過植物的地上地下兩部分對邊坡進行加固的一門新技術。網墊材質疏松，可填充土壤及沙粒，使草籽及表層土壤滯留在立體網絡中間，這樣就有效地減少草籽及幼苗被雨水沖走流失，大大提高了植被成活率。植物根系可從網墊中穿出與網墊及泥土形成一個牢固的復合整體，有效降低暴雨徑流對邊坡的侵蝕，增加土體的抗剪強度，減小孔隙水壓力，從而大幅度提高邊坡的穩定性和抗沖刷能力[6，7]。此種護坡技術可廣泛應用于河流堤岸的背水面。

3.2.2 土工格室護坡

土工格室是由高分子聚合材料經高強度焊接而形成的一種三維網絡結構。每個獨立封閉的小室可以將土壤充填料充填于在格室內。格室張拉開并鉚緊后，用適合種植草皮或草籽的優質泥土填充格室空間。格室內填入的植草灌木，植物根系可以從孔中穿入，相互結合并將格室固結在土壤中，有利于排水、增強土壤與格室的相互作用力。格室結合無紡布的形式，無紡土工布起隔離作用并有利于反濾排水，同時增加坡面強度。此種護坡技術也可廣泛用于河流堤岸的背水面。

3.2.3 混凝土格室護坡

混凝土格室護坡與土工格室護坡原理相同，只是由預制混凝土構件組合成格室，格室之間采用以預埋鋼筋焊接成為蜂巢式的整體，焊接處以混凝土填實。格室中間充填土壤及草籽。混凝土格室護坡因其采用蜂巢式的格室預制混凝土，使得護坡結構輕而穩固。與傳統預制混凝土板護坡相比，可大幅節省混凝土工程量，降低工程造價。格室中可種植沉水、挺水、濕生草本，根系可起到同3.2.2種同樣的作用。此種護坡技術可應用于流速較緩的河流堤岸的臨水面。

3.2.4 巖石邊坡植生基質生態防護技術（PMS技術）

PMS技術是在巖石裸露和有生態破壞隱患坡面上，利用錨桿、土工網、專業護坡材料即植生基質，為植物重新創造良好的立地條件，施工時按設計厚度將植生基質噴射到巖石坡面上[8]，隨著植物的生長，逐漸使錨桿、土工網、專業護坡材料層與植物根系形成一個整體的網絡結構，達到穩定坡面、綠化坡面，并最終形成自然景觀為目標的技術。PMS技術主要有以下特點:(1)結構簡單，護坡迅速。(2)植生基質擁有獨特的養分緩釋供應體系。植生基質中含有高效保水劑、黏合劑、土壤改良劑、生物菌肥、緩釋劑、植壤土等多種有效成分，可有效地抗旱，長期提供植物正常生長所需的養分。(3)生態效果顯著。PMS技術重點在于“恢復”，對所施工的巖石坡面工程在保障坡面穩定的同時考慮周圍的環境，形成與周圍生態環境相協調的低養護水平的永久性生態護坡工程。在具體操作過程中遵循植被的生態演替原理，通過人工作用促使其快速形成協調的生態景觀。(4)成本低，管理粗放，維護簡便。PMS技術成本不足同類技術成本的一半，且施工后養護較粗放，只需進行適當的澆水。(5)植物種子選擇方面需依據不同的環境(地域、氣候、巖質、坡度、坡向等)選擇恰當的植物種子組合，使其先期侵入快，后期又能穩定在純草本或草灌結合的群落狀態。

上述護坡技術可根據工程情況進行技術組合。但特別需要注意的是在選取植物物種時，建群種應當選取鄉土物種，否則要么可能因為選取了生物入侵物種造成當地的生態環境被破壞，要么選取的物種成活率低而不得不二次植種造成不必要的經濟損失。通過因地制宜，將小支流堤岸及城市河流堤岸護坡進行改造處理后，不僅原有的基本輸水防洪功能不變，甚至得到了加強，更促進了河流的水生態治理，美化環境，人與環境更好的和諧相處。

[1]董哲仁.河流生態恢復的目標[J]1中國水利,2004,(10)1.

[2]董哲仁.關于在堤防工程規范中增加生態建設內容[J].水利學報,2005,(2).

[3]譚繼忠.金光云雞東縣穆棱河堤防生態護坡工程初探[J].(2009)03218.

[4]劉永貴.江河復式斷面結構堤防采用爬山虎植物護坡技術[J].2006(2)36-39.

[5]成子滿,潘鳳文.三維固土網墊結合植被護坡的施工[J].公路,2002(9).

[6]許紅,張雪蓮.淺談三維網植被護坡在連霍高速公路安徽段的應用[J].交通科技,2002,195.

[7]申新山.巖石邊坡植生基質生態防護工程技術的研究與應用[J].中國水土保持,2003,10.